基于仿真系統(tǒng)的變電站遠(yuǎn)動(dòng)信息離線驗(yàn)證技術(shù)研究

王夢(mèng)芝，朱鑫凱，張淦鋒，鐘智棟

（國網(wǎng)浙江省電力有限公司超高壓分公司，浙江 杭州 310000）

隨著國家電網(wǎng)公司調(diào)控一體化建設(shè)的不斷推進(jìn)，大量500kV 變電站要求接入省調(diào)監(jiān)控中心。同時(shí)，變電站的運(yùn)行模式已逐漸由“有人值守”轉(zhuǎn)為“無人值班、遠(yuǎn)程集中監(jiān)控”模式。

數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關(guān)機(jī)（即遠(yuǎn)動(dòng)裝置）作為主要的通信樞紐，對(duì)下與各變電站內(nèi)間隔層設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，向上與各級(jí)調(diào)控主站系統(tǒng)進(jìn)行通信，其正確性與可靠性對(duì)電網(wǎng)的運(yùn)行至關(guān)重要。

遠(yuǎn)動(dòng)裝置因運(yùn)行年限過長(zhǎng)或模型容量無法滿足實(shí)際運(yùn)行需要，需在不中斷正常遠(yuǎn)動(dòng)監(jiān)控下，進(jìn)行裝置升級(jí)更換。更換期間需要確保新舊遠(yuǎn)動(dòng)無縫過渡。新遠(yuǎn)動(dòng)在使用投運(yùn)前，需進(jìn)行遠(yuǎn)動(dòng)信息聯(lián)調(diào)。此項(xiàng)工作是核對(duì)新、老遠(yuǎn)動(dòng)裝置的遙測(cè)、遙信及遙控信息轉(zhuǎn)發(fā)的一致性，檢驗(yàn)新遠(yuǎn)動(dòng)裝置與無人值班變電站自動(dòng)化系統(tǒng)各個(gè)部分連接是否正確、規(guī)約是否一致、通信是否正常。通常對(duì)遙測(cè)、遙信及遙控信息點(diǎn)的核對(duì)多處是人工核對(duì)模式，效率低，容易出現(xiàn)誤操作。

本文針對(duì)該問題提出了一種基于仿真系統(tǒng)的變電站遠(yuǎn)動(dòng)信息離線驗(yàn)證技術(shù)，解決了傳統(tǒng)遠(yuǎn)動(dòng)信息聯(lián)調(diào)驗(yàn)證過程中遇到的聯(lián)調(diào)時(shí)間長(zhǎng)，人員消耗大，信息核對(duì)不完善等難題。

1 傳統(tǒng)遠(yuǎn)動(dòng)信息聯(lián)調(diào)驗(yàn)證模式

傳統(tǒng)的遠(yuǎn)動(dòng)信息聯(lián)調(diào)通常采用的驗(yàn)證方式是不停電驗(yàn)證，即將新、舊遠(yuǎn)動(dòng)同時(shí)接入變電站站控層以及調(diào)度通信網(wǎng)絡(luò)：遙控轉(zhuǎn)發(fā)表驗(yàn)證時(shí)，調(diào)度主站分別對(duì)新、舊遠(yuǎn)動(dòng)發(fā)送開關(guān)的遙控指令，進(jìn)口測(cè)控通過將筆記本連接測(cè)控裝置顯示遙控記進(jìn)行比對(duì)判斷，國產(chǎn)測(cè)控裝置通過查看裝置面板上的遙控變位以及遙控報(bào)文比對(duì)判斷；遙測(cè)轉(zhuǎn)發(fā)表驗(yàn)證采用調(diào)度端靜態(tài)核對(duì)；遙信轉(zhuǎn)發(fā)表驗(yàn)證號(hào)采用人工觸發(fā)遙信，即短接測(cè)控裝置遙信正電源與遙信端子，調(diào)度主站監(jiān)控人員核對(duì)遙信光字牌及報(bào)文一致性。該種模式下，完成遠(yuǎn)動(dòng)裝置的全部轉(zhuǎn)發(fā)表驗(yàn)證核對(duì)工作需要30~35 個(gè)工作日。

圖1 傳統(tǒng)聯(lián)調(diào)工作原理示意圖

該聯(lián)調(diào)模式既要兼顧安全性，確保遙控不出口、遙信遙測(cè)等信息封鎖，又要降低對(duì)變電站實(shí)際運(yùn)維的影響，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)檢修人員開展工作提出了巨大挑戰(zhàn)。該種聯(lián)調(diào)模式存在以下問題。

（1）安全風(fēng)險(xiǎn)高。聯(lián)調(diào)前不僅需要將測(cè)控裝置遙控出口回路進(jìn)行隔離，還需要在調(diào)度主站封鎖相應(yīng)間隔數(shù)據(jù)，確保聯(lián)調(diào)時(shí)遙信遙測(cè)突變影響電網(wǎng)潮流估算。聯(lián)調(diào)時(shí)，檢修人員存在誤碰、誤操作等風(fēng)險(xiǎn)。

（2）周期長(zhǎng)。調(diào)試工作涉及的內(nèi)容繁多，調(diào)試工作量大。

（3）工作效率低。聯(lián)調(diào)工作涉及運(yùn)維、檢修、調(diào)度三方?，F(xiàn)若有其他檢修工作，會(huì)對(duì)聯(lián)調(diào)工作產(chǎn)生沖突、干擾。

針對(duì)上述問題，考慮可以通過仿真系統(tǒng)、模擬主站技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)人工整站聯(lián)調(diào)作業(yè)的方式，以減少聯(lián)調(diào)時(shí)間。

“對(duì)不起，這僅是故事中那個(gè)敘述者的說辭，盡管我懷疑也摻雜了轉(zhuǎn)述者亦即小說家的想法，但保證我作為此刻的復(fù)述者是客觀的，至少我保持中立。我本人對(duì)女性并無不恭。倘若你考慮到敘述者將S定位成一位耽于肉欲的、瘋狂的、近于變態(tài)的男人，這樣就好理解多了。還要繼續(xù)往下講嗎？”

2 基于仿真系統(tǒng)的變電站遠(yuǎn)動(dòng)信息離線驗(yàn)證技術(shù)原理

遠(yuǎn)動(dòng)改造更換后，在整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)中發(fā)生變化的僅在遠(yuǎn)動(dòng)這一環(huán)節(jié)，可將遠(yuǎn)動(dòng)裝置從整個(gè)系統(tǒng)中剝離出來進(jìn)行離線驗(yàn)證，以降低聯(lián)調(diào)工作對(duì)實(shí)際系統(tǒng)的影響和干擾。

圖2為基于仿真系統(tǒng)的變電站遠(yuǎn)動(dòng)信息離線驗(yàn)證工作原理。與傳統(tǒng)聯(lián)調(diào)方式不同，這種方式借助虛擬主站、虛擬測(cè)控實(shí)現(xiàn)對(duì)調(diào)度主站、變電站間隔層測(cè)控裝置的模擬。虛擬主站其工作本質(zhì)為規(guī)約仿真裝置，仿真遠(yuǎn)動(dòng)接收到的調(diào)度主站遙控操作命令，發(fā)送IEC-60870-5-104類型報(bào)文。遠(yuǎn)動(dòng)（新）和遠(yuǎn)動(dòng)（舊）接收到遙控操作命令后，將命令轉(zhuǎn)發(fā)給虛擬測(cè)控。虛擬測(cè)控仿真全站遙信遙測(cè)信號(hào)，發(fā)送西門子8FW 規(guī)約或IEC-60870-5-103 類型報(bào)文，經(jīng)遠(yuǎn)動(dòng)（新）、遠(yuǎn)動(dòng)（舊）轉(zhuǎn)換為IEC-60870-5-104 類型報(bào)文，上送虛擬主站。報(bào)文鏡像捕捉及比對(duì)裝置，通過鏡像監(jiān)聽新舊遠(yuǎn)動(dòng)的上行、下行數(shù)據(jù)通道，解析比對(duì)2 臺(tái)遠(yuǎn)動(dòng)通信報(bào)文的一致性。

圖2 基于仿真系統(tǒng)的遠(yuǎn)動(dòng)新消息聯(lián)調(diào)工作原理示意圖

3 變電站遠(yuǎn)動(dòng)信息離線驗(yàn)證系統(tǒng)框架

參照?qǐng)D2 工作原理圖，可以研制一套具備調(diào)度主站、變電站間隔層測(cè)控仿真功能，以及多通信通道鏡像采集解析、自動(dòng)比對(duì)功能的變電站遠(yuǎn)動(dòng)信息離線聯(lián)調(diào)系統(tǒng)。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)劃分為3 層，物理層用于數(shù)據(jù)的輸入輸出，支持網(wǎng)絡(luò)接口，支持自定義拓展其他類型接口；傳輸層可實(shí)現(xiàn)IEC-60870-5-103 規(guī)約、IEC-60870-5-104 規(guī)約的通信傳輸；應(yīng)用層實(shí)現(xiàn)遙信、遙測(cè)、遙控報(bào)文的解析比對(duì)校核。

該系統(tǒng)具有遠(yuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)發(fā)表導(dǎo)入解析、仿真通道快速建立、遙測(cè)仿真、遙信仿真、遙控操作仿真、報(bào)文比對(duì)校核等功能，并可根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行擴(kuò)展。

（1）遠(yuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)發(fā)表的導(dǎo)入與解析。將遠(yuǎn)動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)發(fā)表導(dǎo)入系統(tǒng)后，可自動(dòng)提取遙信、遙測(cè)、遙控轉(zhuǎn)發(fā)表中的邏輯設(shè)備及信息點(diǎn)號(hào)。

（2）仿真通道建立。啟動(dòng)103 規(guī)約、104 規(guī)約仿真程序，模擬調(diào)度主站及變電站測(cè)控，分別與新舊遠(yuǎn)動(dòng)建立通訊通道。

（3）遙信、遙測(cè)仿真。虛擬測(cè)控與遠(yuǎn)動(dòng)建立通道后，根據(jù)遠(yuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)發(fā)表解析得到的遙信、遙測(cè)數(shù)據(jù)表，逐一仿真遙測(cè)遙信信號(hào)上送至新舊遠(yuǎn)動(dòng)。

（5）報(bào)文比對(duì)校核。支持多通道報(bào)文的鏡像監(jiān)聽、記錄、存儲(chǔ)、解析。根據(jù)SOE 時(shí)標(biāo)、邏輯設(shè)備節(jié)點(diǎn)、點(diǎn)號(hào)，自動(dòng)比對(duì)新舊遠(yuǎn)動(dòng)上行、下行數(shù)據(jù)一致性，并生成調(diào)試報(bào)告。遙測(cè)報(bào)文比對(duì)內(nèi)容包括：遙測(cè)點(diǎn)號(hào)、信息名稱、遙測(cè)值；遙信報(bào)文比對(duì)內(nèi)容包括：遙信點(diǎn)號(hào)、遙信名稱、遙信當(dāng)前分合值；遙控比對(duì)內(nèi)容包括：信息名稱、遙控點(diǎn)號(hào)、時(shí)標(biāo)、遙控類型、命令、操作結(jié)果等。

4 基于仿真系統(tǒng)的變電站遠(yuǎn)動(dòng)信息離線驗(yàn)證技術(shù)在實(shí)際工程中的應(yīng)用

在實(shí)際遠(yuǎn)動(dòng)改造工作中，采用“前期離線驗(yàn)證+現(xiàn)場(chǎng)典型間隔不停電聯(lián)調(diào)”的模式。下面以浙江某500kV變電站遠(yuǎn)動(dòng)改造實(shí)施過程為例進(jìn)行闡述。

（1）自動(dòng)生成新遠(yuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)發(fā)表。應(yīng)用自動(dòng)導(dǎo)庫工具將舊遠(yuǎn)動(dòng)配置文件轉(zhuǎn)換成新遠(yuǎn)動(dòng)適用的格式。在國電南瑞科技NS3000V8 系統(tǒng)中導(dǎo)入NSC300（舊遠(yuǎn)動(dòng)型號(hào)）轉(zhuǎn)換法表，自動(dòng)匹配NSC300 和NS3000V8 邏輯設(shè)備表中的邏輯設(shè)備對(duì)應(yīng)關(guān)系，生成的公用文件可供新遠(yuǎn)動(dòng)適用。

（2）搭建離線驗(yàn)證測(cè)試網(wǎng)絡(luò)。將新舊遠(yuǎn)動(dòng)以及自動(dòng)對(duì)點(diǎn)裝置、報(bào)文解析比對(duì)PC 機(jī)接入網(wǎng)絡(luò)，如圖3 所示。

圖3 遠(yuǎn)動(dòng)信息離線驗(yàn)證網(wǎng)絡(luò)圖

（3）建立通信。自動(dòng)對(duì)點(diǎn)裝置模擬主站、模擬測(cè)控與新舊遠(yuǎn)動(dòng)分別建立通信。

（4）啟動(dòng)仿真。自動(dòng)對(duì)點(diǎn)裝置啟動(dòng)IEC-60870-5-103 規(guī)約、IEC-60870-5-104 規(guī)約仿真。

（5）報(bào)文解析比對(duì)。利用調(diào)度104client 仿真工具導(dǎo)出新舊遠(yuǎn)動(dòng)上送的遙信、遙測(cè)SOE 報(bào)文。在excel上編寫函數(shù)，將導(dǎo)出的新舊遠(yuǎn)動(dòng)遙信報(bào)文（50 個(gè)間隔4200 條遙信報(bào)文）用excel 宏進(jìn)行比對(duì)，找出錯(cuò)配、漏配的現(xiàn)象。遙控功能驗(yàn)證則通過間隔層報(bào)文鏡像捕捉解析裝置進(jìn)行捕捉比對(duì)。

（6）搭建現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試驗(yàn)證網(wǎng)絡(luò)。不停電調(diào)試驗(yàn)證前，需完成全部安措隔離措施。將后臺(tái)、新遠(yuǎn)動(dòng)NSC332、舊遠(yuǎn)動(dòng)NSC300、自動(dòng)對(duì)點(diǎn)裝置NSC300A 同時(shí)掛到新測(cè)試網(wǎng)絡(luò)，利用自動(dòng)對(duì)點(diǎn)裝置NSC300A 分別對(duì)新的和舊的遠(yuǎn)動(dòng)裝置進(jìn)行掃描核查，獲取轉(zhuǎn)發(fā)配置，進(jìn)行新舊對(duì)比，保證遙信轉(zhuǎn)發(fā)配置的正確性。自動(dòng)對(duì)點(diǎn)裝置入網(wǎng)后測(cè)試網(wǎng)絡(luò)圖如圖4 所示

圖4 自動(dòng)對(duì)點(diǎn)裝置入網(wǎng)后測(cè)試網(wǎng)絡(luò)圖

（7）建立通信。啟動(dòng)自動(dòng)對(duì)點(diǎn)裝置2 個(gè)104 模擬軟件分別與NSC300 遠(yuǎn)動(dòng)和NSC332 遠(yuǎn)動(dòng)通訊。

（8）遙信仿真。在自動(dòng)對(duì)點(diǎn)裝置NSC300A 仿真軟件上點(diǎn)擊設(shè)置部分典型間隔進(jìn)行遙信的發(fā)送，遙信發(fā)生間隔時(shí)間設(shè)置為2000ms，實(shí)際測(cè)試中模擬整張轉(zhuǎn)發(fā)表時(shí)，選擇相應(yīng)轉(zhuǎn)發(fā)表，右鍵單擊，選擇遙信啟動(dòng)。

（9）遙信核對(duì)。不停電聯(lián)調(diào)驗(yàn)證時(shí)，采用遙測(cè)靜態(tài)核對(duì)。調(diào)度主站人員在主站端核對(duì)新舊遠(yuǎn)動(dòng)上送遙測(cè)值。

（10）遙控驗(yàn)證。根據(jù)專業(yè)管理要求，新遠(yuǎn)動(dòng)投運(yùn)前需完成全部設(shè)備的實(shí)際遙控試驗(yàn)。調(diào)度主站人員從主站端逐一進(jìn)行設(shè)備遙控，現(xiàn)場(chǎng)檢修人員通過報(bào)文鏡像裝置進(jìn)行核對(duì)。

5 結(jié)語

本文提供的基于快速對(duì)點(diǎn)的變電站遠(yuǎn)動(dòng)改造更換方法，用于解決傳統(tǒng)遠(yuǎn)動(dòng)改造更換過程中因遙信源分散、信號(hào)回路手動(dòng)觸發(fā)慢、線纜標(biāo)識(shí)圖實(shí)不符等原因?qū)е赂脑旄鼡Q耗時(shí)耗力的現(xiàn)象，擺脫了人工配合在線開展的工作約束，有效減少了校核工作中的人工作業(yè)部分，大大縮減了這項(xiàng)工作的調(diào)試周期和調(diào)試人員。

該方法已在500kV 變電站遠(yuǎn)動(dòng)改造更換過程中成功應(yīng)用，可為老舊變電站監(jiān)控系統(tǒng)改造更換提供參考。